автоматизация / Пособе промышленные роботы / Глава 2

Потолочный модуль линейного перемещения представляет собой подвесной рельсовый путь, закрепленный на балке. Фирма KUKA предлагает стандартные модули линейного перемещения KL 1500/2 и KL 250/2, которые могут закрепляться как на потолке, так и на стойках, обеспечивая потолочное крепление робота. В этом случае стандартный манипулятор, обладающий шестью степенями подвижности, совершает линейное перемещение, которое управляется как движение по дополнительной седьмой оси тем же контроллером, что и манипулятор.

Для операций разгрузки и загрузки конвейерных систем, технологического оборудования, доставки тары и транспортировки, обслуживания технологических систем широко применяются подвижные промышленные роботы, осуществляющие глобальные перемещения по закреплённому над потолком рельсовому пути. Примерами таких монорельсовых роботов являются роботы комплектации M- 16iB/T, M-710i/T, R-2000iA/200T, которые построены примерно по одной и той же схеме (рис. 2.23): на поддерживающих колоннах 1 расположен рельс 2, длина которого может достигать 30 метров, по рельсу в продольном направлении перемещается манипулятор 3, имеющий пять или шесть осей подвижности.

В зависимости от требуемых геометрических характеристик рабочей зоны манипулятора существует два способа его установки на рельсовой балке: боковое крепление и нижнее крепление. При боковом креплении (рис. 2.24-а) обеспечивается расширение рабочей зоны в вертикальном направлении, при нижнем креплении получают симметричную относительно вертикальной оси рабочую зону (рис. 2.24-б). Для снижения продолжительности цикла за счёт уменьшения перемещений применяют монорельсовые роботы со спаренным манипулятором (рис. 2.25). В этом случае длительность цикла загрузки-разгрузки оборудования сокращается приблизительно в два раза.

Рис. 2.23. Состав монорельсового робота с продольным глобальным перемещением по рельсовой балке

а) б) Рис. 2.24. Варианты установки манипулятора на рельсовой балке

Рис. 2.25. Монорельсовый робот со спаренным манипулятором

Таблица 2.4 Технические характеристики монорельсовых роботов FANUC

2.1.6. Манипуляторы СКАРА

СКАРА (SCARA) – общее обозначение всех (обычно 4-х осных) манипуляторов, выполненных по кинематической схеме (рис. 2.26). Транспортирующие перемещения осуществляются за счёт поворота вокруг двух вертикальных осей: плеча 2 относительно базисного основания 1 и локтя 3 относительно плеча 2, поступательного перемещения кисти 4 относительно локтя 3. Ориентирующим является вращательное движение фланца для крепления инструмента 5 относительно кисти 4. Манипуляторы СКАРА выпускаются практически всеми крупными фирмами-роботопроизводителями (KUKA, Motoman, FANUC, Epson и др.).

а) б)

Рис. 2.26. манипулятор СКАРА: а – кинематическая схема; б – внешний вид

Такая конструкция манипулятора характеризуется высокой жёсткостью, большими точностью (до ±0,008 мм) и скоростями позиционирования (до 3600 мм/с). Привод робота – электрический, все двигатели однотипные, управление контурное, во всех передачах используются волновые редукторы.

По типы установки манипуляторов СКАРА делятся на:

-настольный;

-потолочный (рис. 2.27, а);

-настенный (рис. 2.27, б);

-на полке (рис. 2.27, в);

-под полкой (рис. 2.27, г).

Из-за того, что манипуляторы СКАРА имеют высокую производительность (время перемещения между двумя крайними точками рабочей зоны может достигать 0,3 сек), система управления такими манипуляторами должна обладать повышенной производительностью по сравнению с антропоморфными роботами и собираются на базе процессора не ниже Pentium III (Сeleron принимается как исключение). Для управления такими роботами используют те же контроллеры, что и для управления легкими 6-тиосными роботами.

Области применения манипуляторов СКАРА:

-переработка грузов малой массы (до 20 кг);

-сборочные операции;

-автоматизация лабораторных работ;

-приборостроение.

а) б)

в) г)

Рис. 2.27. Способы установки манипулятора СКАРА в помещении

Манипуляторы СКАРА работают в цилиндрической системе координат и имеют специфическую форму рабочей зоны (рис. 2.28), которая определяется длиной звеньев кинематической цепи (плечо, локоть) и величиной подачи инструмента по оси Z.

Таблица 2.5

Технические характеристики роботов СКАРА (Epson)

Рис. 2.28. Рабочая зона манипулятора HS-550 (Motoman)

Таблица 2.6 Технические характеристики роботов СКАРА серии НМ и HS (Motoman)

Фирма FANUC выпускает робот А-520i (рис. 2.29) – четырехосный модульный, с электрическими приводами, который применяется для высокоскоростных

операций сборки и обслуживания технологического оборудования. Особенностью этого робота является то, что кабели расположены внутри корпуса, что упрощает работу, улучшает внешний вид и защищает подводимые кабеля от возможных повреждений.

Рис. 2.29. Манипулятор A-520i (FANUC) в сборе с контроллером

Робот А-520i имеет следующие характеристики:

-количество осей – 4 шт.;

-максимальная грузоподъемность – 20 кг;

-максимальный вылет – 900 мм;

-точность позиционирования – 0,05 мм;

- пределы движения по осям:

- скорость перемещения по осям:

А1 - 800 °/сек А2 - 350 °/сек А3 - 350 °/сек А4 - 720 °/сек

- масса манипулятора – 300 кг

Рис. 2.31. Состав системы управления промышленным роботом

Узел управления (рис. 2.31) предназначен для приёма сигналов от манипулятора, характеризующих его состояние и положение подвижных осей, приёма дискретных цифровых сигналов от периферийного оборудования, устройств перезаписи, управляющих устройств, анализа этих сигналов и выдачи воздействия на манипулятор, обеспечивающих перемещение подвижных осей манипулятора по заданному закону в заданное положение, а так же выдачу дискретных и цифровых сигналов на периферийное оборудование, устройства перезаписи и т.д.

Состав узла управления:

1)блок управления микропроцессором (БУМ);

2)пульт управления;

3)программатор.

Блок управления микропроцессором предназначен для приёма сигналов,

характеризующих состояние манипулятора и положение его подвижных осей, приёма дискретных и цифровых сигналов от пульта управления, программатора, периферийного оборудования, анализа этих сигналов и выдачи управляющих воздействий, обеспечивающих перемещение подвижных осей манипулятора по определённому заданному закону в заданное положение, а так же выдачу дискретных и цифровых сигналов на пульт управления, программатор, периферийное оборудование.

Состав блока управления микропроцессором:

-модуль связи с датчиками;

-модуль вспомогательного процессора;

-модуль центрального процессора.

Модуль связи с датчиками абсолютного положения относится к устройствам согласования с объектом управления и служит для приёма абсолютного значения положения манипулятора робота с системы датчиков положений и скоростей перемещения по осям.

Модуль вспомогательного процессора обычно выполняется на базе мик-

ропроцессора INTEL и предназначен для обработки сигналов, поступающих с датчиков абсолютного значения через модуль связи с датчиками, выдачи управляющих сигналов на привода через силовой блок и работы с памятью системы управления.

Модуль центрального процессора обычно выполняется на базе микропроцессора INTEL и предназначен для управления устройствами ввода-вывода, памятью, а так же логической и арифметической обработки информации.

Пульт управления (на некоторых системах управления, например KRC, KRC2, KRC3, отсутствует) предназначен для оперативного программирования и управления системой управления (СУР) и манипулятором. Пульт управления предусматривает возможность подключения программатора. Пульт управления обеспечивает возможность коррекции и работы с программами, хранящимися в памяти системы управления. Поддерживаются следующие режимы программирования:

-ввод с магнитофона или компьютера;

-ввод программ методом обучения;

-цифровой ввод программ.